【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种贲亭酸甲酯的连续生产方法。
技术介绍
1、贲亭酸甲酯化学名为3,3-二甲基-4-戊烯酸甲酯，为无色透明液体，易燃，不溶于水而易溶于醇、醚、酯等有机溶剂。贲亭酸甲酯是拟除虫菊酯制备的重要中间体，可用于合成二氯菊酸甲酯和三氟氯菊酸酯等，还能用于合成卫生用和农用拟除虫菊酯类杀虫剂。
2、目前工业上常采用原乙酸三甲酯和异戊烯醇在催化剂的存在下生产贲亭酸甲酯，此方法通过催化剂使原乙酸三甲酯和异戊烯醇发生缩合反应，之后发生克莱森重排反应，生成贲亭酸甲酯产物的同时，还生成副产物甲醇；之后通过精馏等方式进行提纯。前述反应为可逆反应，通常需要在反应的同时精馏去除甲醇副产物，促进反应向正反应方向进行。
3、中国专利cn116082160a公开了一种反应精馏连续化生产贲亭酸甲酯的方法，包括如下步骤：1)原料异戊烯醇通过进料泵送至异戊烯醇预热器，加热至90-110℃后送入缩合塔下部，原料原乙酸三甲酯通过进料泵送至原乙酸三甲酯预热器，加热至90～110℃送入缩合塔中部，催化剂丙酸通过进料泵送至缩合塔上部；2)异戊烯醇和原乙酸三甲酯在反应压力为0.5-0.8mpa下发生缩合反应，生成贲亭酸甲酯和甲醇；缩合塔主要有两个作用，一是作为缩合反应的场所，二是把生成的甲醇及过量的原乙酸三甲酯从反应体系中蒸馏分离出来；3)缩合塔釜即为贲亭酸甲酯粗品，直接送产品精馏塔进行分离，塔顶得到贲亭酸甲酯成品。该专利的连续生产方法虽然收率较高，但是反应时间在18-24小时，反应时间过长，会导致反应选择性下降，收率还有待提高，且该方法为
4、中国专利cn102557934a公开了一种贲亭酸甲酯的连续化合成方法，该方法以异戊烯醇与原乙酸三甲酯为原料，以苯酚为反应催化剂，工艺步骤包括：(a)配料：连续将原乙酸三甲酯、异戊烯醇和催化剂苯酚加入到配料釜中，均匀混合；(b)合成和分离：连续地将配料釜中的物料送至合成分离塔中进行反应，同时从塔顶连续地分离出反应生成的副产物甲醇以及过量的原乙酸三甲酯，从塔釜连续地采出釜液；(c)减压精馏：连续地将合成分离塔塔釜液注入至精馏釜中进行减压精馏，分离出成品贲亭酸甲酯。该专利使用液体均相催化剂，催化剂的分离回收存在困难，且苯酚具有挥发性，熔点较高，在反应体系和后处理过程中，容易析出，会堵塞管道。且该方法在混合过程中反应已经进行，混合过程没有进行分离副产甲醇，会使得反应选择性降低，产物收率较低。
5、中国专利cn102001940b公开了一种贲亭酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：a)在0-40℃下，将原乙酸三甲酯、催化剂和异戊烯醇按1:0.0005-0.02:0.1-0.5的摩尔比连续进入管式或釜式反应器中混合反应5～60分钟，生成贲亭酸甲酯合成料液；b)将步骤a)生成的贲亭酸甲酯合成料液连续进入分离塔中脱除副产的甲醇和过量原乙酸三甲酯，塔釜液再通过精馏得到贲亭酸甲酯产品。该方法目标产物的收率较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种贲亭酸甲酯的连续生产方法。该方法在常压以及较低温度下进行，安全性较高，且反应时间短，反应速率较快，同时副反应明显得到抑制，目标产物收率进一步提高。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种贲亭酸甲酯的连续生产方法，所述连续生产方法包括将原乙酸三甲酯和异戊烯醇在缩合塔中催化剂的存在下进行缩合反应，分别从缩合塔塔釜采出含有缩合产物的反应液，缩合塔塔顶采出甲醇的步骤；以及将所述反应液输送至重排塔中在催化剂的存在下进行克莱森重排反应，分别从重排塔塔釜采出贲亭酸甲酯粗品，重排塔塔顶采出甲醇的步骤。
4、本专利技术中，前述缩合塔和重排塔均为化学工艺塔，其结构采用常规的化学工艺塔的结构，例如其结构可以采用与精馏塔类似的结构。前述缩合塔和重排塔并未对其结构进行明显限定，仅采用两个工艺塔的用途即分别用于缩合反应和重排反应来进行命名。
5、在一些实施方式中，所述缩合反应的温度为65～85℃。
6、在一些实施方式中，所述克莱森重排反应的温度为95～130℃。
7、现有技术中，工业上常采用原乙酸三甲酯和异戊烯醇通过间歇加压反应以及精馏来生产贲亭酸甲酯。虽然也存在连续合成方法，但是由于克莱森重排反应需要高的反应温度，导致连续合成时也需要高的反应温度，且现有技术中该反应还需要在高压下进行，然而该反应的速率仍然较低，导致整个连续合成方法的反应时间较长(物料停留时间较长)，高的反应温度和较长的物料停留时间导致副反应明显增多，反应体系的脚料(副反应产物，杂质等)明显增多。
8、本申请的专利技术人通过研究发现，将原乙酸三甲酯和异戊烯醇的缩合反应与克莱森重排反应分别在两个工艺塔中进行，第一个工艺塔为缩合塔，进行的是二者的缩合反应，并从该工艺塔的塔顶采出副产物甲醇，塔釜采出主要成分为二者的缩合产物的反应液，再将含有该缩合产物的反应液输送至第二个工艺塔即重排塔中进行克莱森重排反应，从该重排塔的塔顶采出甲醇副产物，塔釜采出贲亭酸甲酯粗品。如此可以提高反应的选择性，明显抑制副反应的发生，进而明显提高目标产物贲亭酸甲酯的收率。
9、缩合反应式如下，该缩合反应在缩合塔中进行：
10、
11、得到的缩合产物被输送至重排塔中，进行以下反应式的克莱森重排反应，其中亲核消去反应为中间态反应，反应时间极短，对应的中间态不稳定，经过克莱森重排反应后得到目标产物贲亭酸甲酯。
12、
13、该缩合产物与原料异戊烯醇可能会发生以下副反应，生成副产物贲亭酸异戊烯酯：
14、
15、本专利技术中，将主要成分为前述缩合产物的反应液从缩合塔的塔釜采出，并将其输送至重排塔中，在较低的缩合反应温度下，尽量避免其与原料异戊烯醇的接触，进而可以明显减少上述副反应的发生，提高反应的选择性。本专利技术中，在缩合塔中完成两种原料的缩合反应，并且从缩合塔的塔顶分离甲醇，塔釜分离缩合产物，可以促使缩合反应(平衡可逆反应)的平衡向正反应方向移动，进而提高缩合反应的产率。将该缩合产物输送至重排塔中，在重排塔中采用比缩合反应更高的反应温度来进行重排反应，使得缩合产物进行克莱森重排，生成目标产物贲亭酸甲酯，避免了克莱森重排反应时的高温导致缩合产物与原料异戊烯醇的副反应增多，进而提高了目标产物的收率，同时缩短反应时间，提高反应速率。
16、在一些实施方式中，所述缩合塔为立式塔，且包括上端的精馏段、中部的反应段以及下端的提馏段；所述精馏段的塔板数为5～12块，所述反应段的塔板数为8～30块，所述提馏段的塔板数为5～10块。
17、在一些实施方式中，所述反应液在所述缩合塔的反应段中的每块塔板上的停留时间为20～200秒。
18、在一些实施方式中，所述缩合塔的精馏段的温度为30～60℃。
19、在一些实施方式中，所述缩合塔的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述连续生产方法包括将原乙酸三甲酯和异戊烯醇在缩合塔中催化剂的存在下进行缩合反应，分别从缩合塔塔釜采出含有缩合产物的反应液，缩合塔塔顶采出甲醇的步骤；以及将所述反应液输送至重排塔中在催化剂的存在下进行克莱森重排反应，分别从重排塔塔釜采出贲亭酸甲酯粗品，重排塔塔顶采出甲醇的步骤。
2.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述缩合反应的温度为65～85℃；和/或，所述克莱森重排反应的温度为95～130℃。
3.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述缩合塔为立式塔，且包括上端的精馏段、中部的反应段以及下端的提馏段；所述精馏段的塔板数为5～12块，所述反应段的塔板数为5～30块，所述提馏段的塔板数为5～10块。
4.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：反应液在所述缩合塔的反应段中的每块塔板上的停留时间为20～200秒；和/或，所述缩合塔的精馏段的温度为30～60℃；和/或，所述缩合塔的反应段的温度为65～85℃；和/或，所述缩合塔的提馏段的
5.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于缩合反应的催化剂装填在所述缩合塔的反应段，其装填量为0.1～0.7m3催化剂/m3反应段；和/或，所述缩合塔的操作压力为常压；和/或，所述缩合塔的回流比为0.5～6。
6.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述连续生产方法还包括将原乙酸三甲酯和异戊烯醇通入到缩合塔反应段的步骤；优选地，原乙酸三甲酯的进料塔板数与异戊烯醇的进料塔板数相差2块以上。
7.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于缩合反应的催化剂选自酸性阳离子交换树脂或三氯化铝，优选地，所述酸性阳离子交换树脂选自Amberlyst-15、Amberlyst-35和Amberlyst-46中的一种或多种的组合；和/或，所述异戊烯醇和原乙酸三甲酯的摩尔比为1:1～5。
8.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述反应液中所述缩合产物的质量百分比为55％～65％。
9.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述重排塔为立式塔，且包括上端的精馏段、中部的反应段以及下端的提馏段；所述精馏段的塔板数为5～20块，所述反应段的塔板数为8～30块，所述提馏段的塔板数为2～10块。
10.根据权利要求9所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：反应物料在所述重排塔的反应段中的每块塔板上的停留时间为20～300秒；和/或，所述重排塔的精馏段的温度为70～90℃；和/或，所述重排塔的反应段的温度为100～130℃；和/或，所述重排塔的提馏段的温度为140～160℃。
11.根据权利要求9所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于克莱森重排反应的催化剂装填在所述重排塔的反应段，其装填量为0.2～0.8m3催化剂/m3反应段；和/或，所述反应液被输送至重排塔的反应段；和/或，所述重排塔的操作压力为常压；和/或，所述重排塔的回流比为0.5～4。
12.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于克莱森重排反应的催化剂为固体酸催化剂，且包括载体和负载在所述载体上的无机酸。
13.根据权利要求12所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述载体选自分子筛、二氧化硅、石英砂和硅藻土中的一种或多种的组合；和/或，所述无机酸选自磷酸或硫酸。
14.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述连续生产方法还包括从所述重排塔的塔顶采出原乙酸三甲酯的步骤。
15.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述贲亭酸甲酯粗品中含有质量百分比为91.0％以上的贲亭酸甲酯；和/或，所述连续生产方法还包括将所述贲亭酸甲酯粗品输送至精馏塔进行纯化，得到贲亭酸甲酯的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述连续生产方法包括将原乙酸三甲酯和异戊烯醇在缩合塔中催化剂的存在下进行缩合反应，分别从缩合塔塔釜采出含有缩合产物的反应液，缩合塔塔顶采出甲醇的步骤；以及将所述反应液输送至重排塔中在催化剂的存在下进行克莱森重排反应，分别从重排塔塔釜采出贲亭酸甲酯粗品，重排塔塔顶采出甲醇的步骤。
2.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述缩合反应的温度为65～85℃；和/或，所述克莱森重排反应的温度为95～130℃。
3.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述缩合塔为立式塔，且包括上端的精馏段、中部的反应段以及下端的提馏段；所述精馏段的塔板数为5～12块，所述反应段的塔板数为5～30块，所述提馏段的塔板数为5～10块。
4.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：反应液在所述缩合塔的反应段中的每块塔板上的停留时间为20～200秒；和/或，所述缩合塔的精馏段的温度为30～60℃；和/或，所述缩合塔的反应段的温度为65～85℃；和/或，所述缩合塔的提馏段的温度为90～110℃。
5.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于缩合反应的催化剂装填在所述缩合塔的反应段，其装填量为0.1～0.7m3催化剂/m3反应段；和/或，所述缩合塔的操作压力为常压；和/或，所述缩合塔的回流比为0.5～6。
6.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：所述连续生产方法还包括将原乙酸三甲酯和异戊烯醇通入到缩合塔反应段的步骤；优选地，原乙酸三甲酯的进料塔板数与异戊烯醇的进料塔板数相差2块以上。
7.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯的连续生产方法，其特征在于：用于缩合反应的催化剂选自酸性阳离子交换树脂或三氯化铝，优选地，所述酸性阳离子交换树脂选自amberlyst-15、amberlyst-35和amberlyst-46中的一种或多种的组合；...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛建拥，王丹，王会，刘燕兰，郭霞，张雷，张峰，
申请(专利权)人：山东新和成维生素有限公司，
类型：发明
国别省市：
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